光子晶體太赫茲波導(dǎo)的傳輸特性研究.pdf

1、太赫茲波(THz)是指頻率位于0.1THz到10THz波段的電磁波，太赫茲波處于毫米波和紅外線之間的特殊位置，是電磁波譜中的最后一個(gè)空頻段，它的特殊位置和其本身的優(yōu)越特性，使它具有非常重要的學(xué)術(shù)和應(yīng)用價(jià)值。目前太赫茲波的研究突飛猛進(jìn)，對(duì)于太赫茲波源、檢測(cè)器和其他功能器件都有了大量的研究。但是目前在大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，太赫茲波是在自由空間中傳播，這就難以對(duì)其傳播進(jìn)行控制和引導(dǎo)，從而造成較大的損耗。如何獲得在THz波低損耗、低色散的傳播介質(zhì)

2、是THz發(fā)展的重點(diǎn)之一。目前光子晶體光纖是光纖領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，有著許多奇異的特性和廣泛的應(yīng)用前景。光子晶體光纖的獨(dú)特性質(zhì)為設(shè)計(jì)一種低損耗的太赫茲波波導(dǎo)提供了思路。 本文提出了一種新型光子晶體太赫茲波導(dǎo)，該波導(dǎo)包層為硅介質(zhì)中含有按三角形格子周期排列的空氣孔，纖芯為有機(jī)材料聚乙烯。首先應(yīng)用平面波法(PWM)分析了這種光子晶體太赫茲波導(dǎo)的帶隙結(jié)構(gòu)，研究了空氣填充率變化對(duì)光子帶隙結(jié)構(gòu)的影響。然后應(yīng)用頻域有限差分法(FDFD)對(duì)不同參數(shù)太

3、赫茲波導(dǎo)的損耗進(jìn)行了仿真計(jì)算。結(jié)果表明，選擇較高填充率，較大孔間距，較多周期結(jié)構(gòu)層數(shù)可以得到較低的泄漏損耗，選取合適的參數(shù)損耗最低值可以達(dá)到1.5dB/km。本文還對(duì)太赫茲波在光子晶體波導(dǎo)中的色散特性進(jìn)行了分析，采用時(shí)域有限差分法計(jì)算波導(dǎo)的缺陷態(tài)頻率，然后得到色散特性曲線。結(jié)果表明較高填充率有利于獲得更好的色散特性，而通過(guò)調(diào)節(jié)孔間距可以調(diào)節(jié)零色散點(diǎn)的波長(zhǎng)位置。研究結(jié)果表明，本文提出的光子晶體太赫茲波導(dǎo)是一種適合太赫茲波傳輸?shù)墓庾訋缎?yīng)